У шырокім сэнсе электрахімічнае акісленне адносіцца да ўсяго электрахімічнага працэсу, які ўключае прамыя або ўскосныя электрахімічныя рэакцыі, якія адбываюцца на электродзе на аснове прынцыпаў акісляльна-аднаўленчых рэакцый. Гэтыя рэакцыі накіраваны на памяншэнне або выдаленне забруджвальных рэчываў са сцёкавых вод.
У вузкім сэнсе электрахімічнае акісленне адносіцца да аноднага працэсу. У гэтым працэсе арганічны раствор або завісь уводзіцца ў электралітычную ячэйку, і праз прымяненне пастаяннага току электроны выцягваюцца на анодзе, што прыводзіць да акіслення арганічных злучэнняў. Альтэрнатыўна, нізкавалентныя металы могуць быць акіслены да высокавалентных іёнаў металаў на анодзе, якія затым удзельнічаюць у акісленні арганічных злучэнняў. Як правіла, пэўныя функцыянальныя групы ў арганічных злучэннях праяўляюць электрахімічную актыўнасць. Пад уздзеяннем электрычнага поля структура гэтых функцыянальных груп перажывае змены, змяняючы хімічныя ўласцівасці арганічных злучэнняў, зніжаючы іх таксічнасць і павялічваючы здольнасць да біяраскладання.
Электрахімічнае акісленне можна падзяліць на два тыпу: прамое акісленне і непрамое акісленне. Прамое акісленне (прамы электроліз) прадугледжвае непасрэднае выдаленне забруджвальных рэчываў са сцёкавых вод шляхам іх акіслення на электродзе. Гэты працэс уключае як анодныя, так і катодныя працэсы. Анодны працэс уключае акісленне забруджвальных рэчываў на паверхні анода, ператварэнне іх у менш таксічныя рэчывы або рэчывы, якія больш біяраскладаюцца, тым самым памяншаючы або ліквідуючы забруджвальныя рэчывы. Катодны працэс прадугледжвае аднаўленне забруджвальных рэчываў на паверхні катода і ў асноўным выкарыстоўваецца для аднаўлення і выдалення галагенаваных вуглевадародаў і аднаўлення цяжкіх металаў.
Катодны працэс таксама можна назваць электрахімічным аднаўленнем. Ён уключае перанос электронаў для аднаўлення іёнаў цяжкіх металаў, такіх як Cr6+ і Hg2+, у іх больш нізкія ступені акіслення. Акрамя таго, ён можа паменшыць колькасць хлараваных арганічных злучэнняў, ператвараючы іх у менш таксічныя або нетоксичные рэчывы, што ў канчатковым выніку павышае іх біяраскладальнасць:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Ускоснае акісленне (непрамы электроліз) прадугледжвае выкарыстанне электрахімічна атрыманых акісляльнікаў або аднаўляльнікаў у якасці рэагентаў або каталізатараў для пераўтварэння забруджвальных рэчываў у менш таксічныя рэчывы. Непрамы электроліз можна дадаткова класіфікаваць на зварачальныя і незваротныя працэсы. Зварачальныя працэсы (апасродкаванае электрахімічнае акісленне) ўключаюць рэгенерацыю і перапрацоўку акісляльна-аднаўленчых відаў падчас электрахімічнага працэсу. З іншага боку, у незваротных працэсах для акіслення арганічных злучэнняў выкарыстоўваюцца рэчывы, якія ўтвараюцца ў выніку незваротных электрахімічных рэакцый, такія як моцныя акісляльнікі, такія як Cl2, хлараты, гіпахларыты, H2O2 і O3. Незваротныя працэсы могуць таксама генераваць моцна акісляльныя прамежкавыя прадукты, у тым ліку сольватаваныя электроны, ·HO радыкалы, ·HO2 радыкалы (гидропероксильные радыкалы) і ·O2- радыкалы (супероксидные аніёны), якія могуць быць выкарыстаны для дэградацыі і ліквідацыі забруджвальных рэчываў, такіх як цыянід, фенолы, COD (Хімічная патрэба ў кіслародзе) і S2- іёны, у канчатковым выніку ператвараючы іх у бясшкодныя рэчывы.
У выпадку прамога аноднага акіслення нізкія канцэнтрацыі рэагентаў могуць абмежаваць электрахімічную рэакцыю на паверхні з-за абмежаванняў масапераносу, у той час як гэта абмежаванне не існуе для працэсаў непрамога акіслення. Падчас працэсаў як прамога, так і ўскоснага акіслення могуць адбыцца пабочныя рэакцыі, звязаныя з утварэннем газу H2 або O2, але гэтымі пабочнымі рэакцыямі можна кіраваць з дапамогай выбару электродных матэрыялаў і кантролю патэнцыялу.
Электрахімічнае акісленне было прызнана эфектыўным для ачысткі сцёкавых вод з высокай канцэнтрацыяй арганічных рэчываў, складаным складам, мноствам тугаплаўкіх рэчываў і высокай афарбоўкай. Выкарыстоўваючы аноды з электрахімічнай актыўнасцю, гэтая тэхналогія можа эфектыўна генераваць моцна акісляльныя гідраксільныя радыкалы. Гэты працэс прыводзіць да раскладання стойкіх арганічных забруджвальных рэчываў у нетоксичные, біяраскладальныя рэчывы і іх поўнай мінералізацыі ў такія злучэнні, як вуглякіслы газ або карбанаты.
Час публікацыі: 7 верасня 2023 г
